[Khoa Học Vật Liệu] Bê Tông Asphalt Phần 4

Chia sẻ: Danh Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

265
lượt xem 92
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bê tông xi măng thiết kế cho những công trình chịu tải trọng không thường xuyên thay đổi như nhà dân dụng và công nghiệp. Bê tông asphalt thiết kế cho những công trình chịu tải trọng liên tục thay đổi (kéo và nén trên bề mặt) như đường ô tô và sân bay

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: [Khoa Học Vật Liệu] Bê Tông Asphalt Phần 4

Theo TCVN 7570–2006 mô ñun ñ l n c a cát ñư c tính theo công th c sau: A 2,5 + A 1,25 + A 0,65 + A 0,315 + A 0,14 M dl = (3.2) 100 trong ñó: Ai – lư ng sót tích lu trên sàn. Môñun ñ l n, bi u th ñ m n c a cát m t cách tương ñ i, ñư c tính theo ph n trăm c a t ng các lư ng sót tích lũy trên sàng tiêu chu n trong thí nghi m sàng cát tiêu chu n. Sáu c sàng ñư c dùng ñ thí nghi m g m các c sàng s 4, 8, 16, 30, 50, và 100. Mô ñun ñ l n càng nh thì cát càng m n. Môñun ñ l n c a cát t t nh t là n m trong ph m vi t 2,25 – 3,25. Thành ph n h t c a cát ñư c l p theo quan h gi a kích thư c m t sàng v i lư ng sót tích lu ph i phù h p v i các quy ñ nh c a t ng lo i bê tông khác nhau (xem ph n bê tông ximăng). Phương pháp xác ñ nh thành ph n b i, bùn sét, t p ch t h u cơ, hàm lư ng sunfat theo TCVN 334, 345, 346–1986. Cát nghi n c n ph i ch t o t ñá g c có cư ng ñ không nh hơn cư ng ñ c a ñá dùng làm ñá dăm (600 – 1000 daN/cm2). ð i v i h n h p bê tông asphalt lo i G s dùng cát nghi n. Cát này ñư c nghi n t ñá mácma có mác không nh hơn 1000. Hàm lư ng các h t nh hơn 0,071mm trong cát nghi n không ñư c l n hơn 14% theo kh i lư ng, trong ñó lư ng h t sét không ñư c l n hơn 0,5%, lư ng h t nh hơn 0,14mm không l n hơn 20%. Yêu c u v cát làm bê tông asphalt có th tham kh o tiêu chu n 8736–85 ho c 26193–84, 3344–83 c a Nga. 3.5.4. B T KHOÁNG B t khoáng là thành ph n quan tr ng trong h n h p bê tông asphalt. Nó không nh ng nhét ñ y l r ng gi a các lo i c t li u l n hơn (cát, ñá dăm hay s i) làm tăng ñ ñ c c a h n h p mà còn làm tăng di n tích ti p xúc, làm cho màng bitum trên m t h t khoáng càng m ng và như v y l c tưong tác gi a chúng tăng lên, cư ng ñ và ñ b n nư c c a bê tông asphalt cũng tăng lên. Khi tr n v i bitum trong h n h p bê tông asphalt, b t khoáng c n t o nên m t l p ho t tính, n ñ nh nư c. M i quan h v t lý, hoá h c gi a b m t h t b t khoáng và bitum làm tăng cư ng ñ c a bê tông asphalt, nhưng cũng làm tăng tính giòn c a nó. Vì v y, lư ng b t khoáng trong bê tông ch ñư c dùng trong m t gi i h n nh t ñ nh ñ tránh làm tăng t c ñ hoá già c a bitum trong bê tông. B t khoáng ñ ch t o bê tông asphalt thư ng s d ng các lo i b t m n t ñá vôi và ñá ñôlômit. Cư ng ñ ch u nén c a ñá không nh hơn 200 daN/cm2. V t li u ch t o b t khoáng c n s ch, không ch a các ch t b n và sét quá 5%. B t khoáng c n ph i khô, x p khi tr n v i bitum, không ñư c vón c c, có kh năng hút bitum t t và ph i tho mãn các yêu c u sau (có th tham kh o tiêu chu n Nga 16557–88): ð nh : Lư ng l t qua sàng có kích thư c l sàng:
1,25mm 100% ≥ 90% 0,315mm ≥ 70% 0,071mm Lư ng b t khoáng hút h t 15g bitum mác 60/70 không nh hơn 40g. ð trương n c a m u th h n h p gi a b t khoáng và bitum không ñư c l n hơn 1,5%. ð ch a bitum không ñư c l n hơn 65% ð m không l n hơn 1% ð r ng khi lèn ch t v i t i tr ng 400 daN/cm2 ñ i v i tro, b i ximăng, x , không ñư c l n hơn 30%, còn ñ i v i lo i b t ñá ñ c ch c thì không l n hơn 35%. H s ưu nư c Ku ñư c xác ñ nh b ng công th c: V1 Ku = (3.3) V2 trong ñó: V1 – th tích l ng trong nư c c a 5g b t khoáng, V2 – th tích l ng trong d u (môi trư ng không phân c c) c a 5g b t khoáng. N u Ku > 1 thì v t li u ưu nư c và ngư c l i Ku < 1 – v t li u ghét nư c. B t khoáng ghét nư c liên k t t t v i bi tum làm tăng cư ng ñ bê tông asphalt. ð i v i nh ng h t ñư ng kính < 1,25mm, quy ñ nh Ku >1. V i h n h p lo i bê tông asphalt lo i II, III có th dùng b t khoáng t tro than ñá, b i ximăng, b t v sò h n,... phù h p quy ñ nh c a tiêu chu n 9128 – 84 c a Nga. B t khoáng ñư c tăng cư ng ch t lư ng b ng cách ho t hoá b m t khi nghi n. H n h p ho t tính b m t g m bitum và ch t ho t tính b m t v i t l t 1/1 ñ n 1/1,1. Lư ng h n h p ho t tính ph i h p v i lư ng b t khoáng theo t l 1,5 – 2,5%. B t khoáng còn có kh năng tăng ñ c ng l i c a bitum. Thí nghi m v i m u bitum – b t ñá t l là 4/6 có nhi t ñ hoá m m th p hơn nhi t ñ hoá m m c a bitum là 10 – 200C. 3.6. CÁC TIÊU CHU N ASTM ð I V I C T LI U Ph n này gi i thi u các tiêu chu n thí nghi m ASTM, chúng nh n m nh vào các thí nghi m s d ng trong thi t k . Tiêu chu n ASTM D75: m c ñích c a thí nghi m này là gi i thi u cách l y m u thí nghi m cho c t li u thô. Tiêu chu n ASTM C136 (sàng, phân lo i và ñánh giá c t li u m n và c t li u thô). M c ñích c a thí nghi m này là xác ñ nh kích thư c h t c a c t li u m n và c t li u thô ñư c s d ng trong các thí nghi m khác nhau. Tiêu chu n ASTM C127 (kh i lư ng riêng và kh năng hút nư c c a c t li u l n). M c ñích c a thí nghi m này là xác ñ nh th tích ñ c c a c t li u thô và th tích ñơn v
c a c t li u khô, m i liên h gi a kh i lư ng th tích và t ñó xác ñ nh ñư c h n h p thi t k . Kh i lư ng riêng c a h n h p dùng ñ xác ñ nh th tích mà c t li u chi m. Tiêu chu n ASTM C128 (kh i lư ng riêng và kh năng hút nư c c a c t li u nh ). M c ñích c a thí nghi m này là xác ñ nh kh i lư ng riêng và kh i lư ng th tích c a c t li u nh và kh năng hút nư c. Tiêu chu n ASTM C29 (kh i lư ng ñơn v c a c t li u). Thí nghi m này xác ñ nh kh i lư ng ñơn v c a h t m n, h t thô, hay h n h p c t li u. CÂU H I ÔN T P 1. Phân lo i và phương pháp s n xu t c t li u cho bê tông asphalt 2. Trình bày v c t li u nhân t o ñ ch t o bê tông asphalt 3. Các nguyên lý v c t li u ñ ch t o bê tông asphalt 4. Các tiêu chu n ASTM ñ i v i c t li u cho bê tông asphalt
Chương 4 H N H P V T LI U KHOÁNG 4.1. KHÁI QUÁT V H N H P V T LI U KHOÁNG S thay ñ i d n t c h t l n ñ n c h t nh là m t ñ c tính c a c t li u. C p ph i h t nh hư ng ñ n tính công tác, s n ñ nh, ñ b n c a h n h p bê tông asphalt, cũng như là s n ñ nh, kh năng thoát nư c c a l p n n. Do ñó, c t li u ph i ñáp ng ñư c v i m c ñích s d ng. C t li u có th có các c p ph i: ñ c (dense), gián ño n (gap–graded), ñ ng nh t (uniform), ñ u(well–graded), r ng (open). Lo i “ñ c” g n gi ng như lo i “gián ño n” và “ñ ng nh t”, lo i “ñ u” g n gi ng lo i “r ng”. Hình 4.1. minh ho 4 lo i c p ph i ñi n hình c a h n h p c t li u. Nh ng phương pháp khác bi u di n s phân b kích thư c h t cũng ñã ñư c phát tri n (công th c nghiên c u v c p ph i h t). Nh ng nghiên c u khác ñ xác ñ nh ñ ñ c t i ña cũng ñã ñư c ti n hành. M t lý thuy t khác cho r ng n u c t li u ñư c sàng qua 3 sàng: l n, trung bình, nh , thì h n h p có ñ ñ c t i ña khi có 2 ph n c t li u h t l n, 1 ph n h t nh và không có h t trung. Nh ng nghiên c u thêm còn cho th y r ng h n h p có ñ ñ c cao cũng có th ñ t ñư c khi s d ng cùng m t t l trên m i sàng. 4.2. C P PH I C A C T LI U BÊ TÔNG ASPHALT Tùy thu c vào t ng lo i h n h p bê tông asphalt, c p ph i c a c t li u thay ñ i trong ph m vi r t l n. H n h p bê tông asphalt ch t lư ng cao dùng làm l p trên m t ñư ng cho ñư ng cao c p thư ng s d ng c t li u có “c p ph i ñ c”(dense–grade). Trong trư ng h p này (ñ i v i bê tông asphalt) không s d ng “ñư ng cong ñ ñ c t i ña c a Fuller” b i vì s không ñ kho ng tr ng c n thi t cho ch t k t dính asphalt. Do v y, nguyên t c t t nh t là không t o ra c p ph i có ñ ñ c t i ña. ði u này ñ t ñư c b ng cách b sung thêm thành ph n h t m n (c t li u nh hơn sàng No200). C t li u trong h n h p bê tông asphalt không gi ng như c t li u trong bê tông xi măng Poóc lăng, nó c n t o ra s n ñ nh cho nên nó c n cư ng ñ và ñ hao mòn h p lý, n u không s gây ra hi n tư ng m t n ñ nh. H n h p c t li u có “c p ph i r ng” (nhi u h t m n) có xu hư ng b hư h ng nhi u hơn là h n h p c t li u có “c p ph i ñ c” (ít h t m n). Vì v y, n u v t li u ñ ch t o bê tông asphalt có cư ng ñ th p, thì s s d ng h n h p c a cùng v t li u ñó nhưng có ñ ñ c th p hơn. Tiêu chu n ASTM C131 (Resistance to Degradation of Small Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine) – (Kh năng ch ng l i hư h ng do c a c t li u thô kích thư c nh khi ch u mài mòn và va ch m trong thí nghi m Los Angeles) ñã xác ñ nh ñư c cư ng ñ m t cách tương ñ i và ñ hao mòn c a c t li u. Hình d ng c t li u ñôi khi còn quan tr ng hơn c p ph i, cư ng ñ và ñ b n khi c t li u ñư c nhào tr n vào trong h n h p bê tông asphalt. N u c t li u tròn ñư c s d ng v i “c p ph i r ng” thì ñ n ñ nh s r t kém. Do v y khi s d ng “c p ph i r ng” ph i s d ng c t li u có hình d ng góc c nh. N u ph i s d ng c t li u tròn thì nên
nghi n nó ra. Tuy nhiên, khi nghi n c t li u s có nh ng v t n t ngang, làm gi m ch t lư ng c t li u. ð r ng c a c t li u nh hư ng r t l n ñ n v n ñ kinh t c a h n h p. Trong h n h p c t li u c n ph i có m t ñ r ng nh t ñ nh. Nói chung, n u ñ r ng càng l n thì c n nhi u ch t k t dính asphalt bám vào b m t cũng như l p ñ y b t l r ng c a h n h p c t li u, d n ñ n c n hàm lư ng asphalt nhi u hơn. Ngoài ra, c t li u có l r ng (x p) s gây ra hi n tư ng “th m hút ch n l c” (selective absorption). Khi th m hút ch n l c ch có thành ph n ch n l c trong asphalt th m vào, ñ l i nh ng ph n th a r n lên trên b m t c a c t li u. ði u này có th gây ra s tách r i ch t k t dính asphalt kh i c t li u. 4.3. QUY T C C U T O H N H P KHOÁNG ð C V t li u khoáng cho bê tông asphalt bao g m h n h p ñá dăm (ho c s i), cát và b t khoáng. Kh i lư ng ñá, cát, b t khoáng ñư c tính b ng % theo kh i lư ng. T ng kh i lư ng v t li u khoáng là 100%. T l c a v t li u khoáng quy t ñ nh c u trúc và tính ch t bê tông asphalt. Khi t l các thành ph n v t li u khoáng khác nhau thì h n h p s có th tích ph n r ng và kh i lư ng ñơn v khác nhau d n ñ n ñ r ng khác nhau. Ví d : h n h p 25% ñá dăm, 60% cát và 15% b t khoáng có ñ r ng 20–22%. N u t l 65% ñá dăm, 31% cát, 4% b t khoáng thì ñ r ng là 15–17%. Vì v y l a ch n chính xác thành ph n v t li u khoáng là y u t quan tr ng. C n tìm ki m b ng th c nghi m ho c lý thuy t ñ t o ra thành ph n v t li u khoáng t i ưu (t l t t nh t). Có nhi u phương pháp ñ tính toán thành ph n, xong m c tiêu c a t t c các phương pháp ñó là tìm ki m t l ph i h p h p lý h n h p v t li u khoáng v i th tích l r ng là nh nh t, ñáp ng ñư c yêu c u c a bê tông asphalt làm ñư ng. Thành ph n v t li u khoáng ñư c xác ñ nh b ng nh ng b sàng tiêu chu n. Ph n h n h p l t qua m i c sàng ñư c g i là hàm bi n ñ i theo h t t nh nh t ñ n l n nh t. Hàm càng l n thì ñ ñ c càng l n và ñ r ng càng nh . ð r ng c a h n h p ñá, cát, b t khoáng có th t i 15–16%; h n h p cát và b t khoáng có th t i 24–25%; b t khoáng t i 30–35%. Tiêu chu n Nga và Vi t Nam quy ñ nh b sàng s d ng ñ phân lo i thành ph n h t c a v t li u khoáng g m 10 c sàng: 40, 20, 10,..., 0.071 mm. V i tiêu chu n AASHTO kích thư c m t sàng là in và b sàng g m: 37.5; 25; 19; 12.5; 9.5; 4.75; 2.36;..., 0.071 mm (tương ng v i 1.5; 1; 3/4; 0.5; 3/8 in; No4; No8;...; No200). Thành ph n h t c a h n h p v t li u khoáng thư ng ñư c bi u di n b ng ñư ng cong quan h gi a hàm lư ng l t qua sàng và kích thư c c sàng. Lư ng l t qua sàng t i m t c sàng kích thư c i (mm) ñư c xác ñ nh b ng công th c: Li = 100 – Ai (%) (4.1) Trong ñó: Ai là lư ng sót tích lu t i c sàng ñư ng kính i, nó là t ng c a các lư ng sót riêng bi t t c sàng l n nh t ñ n c sàng kh o sát: n Ai = ∑ a i (%) (4.2) i
Lư ng sót riêng bi t ai là t l ph n trăm gi a kh i lư ng sót l i trên c sàng kh o sát v i t ng kh i lư ng v t li u khoáng sàng thí nghi m. ðư ng c p ph i c a h n h p có t t c m i c sàng g i là c p ph i liên t c. N u c p ph i thi u m t ho c m t vài c h t g i là c p ph i gián ño n. Thành ph n v t li u khoáng c a bê tông asphalt có 4 d ng c p ph i sau: Lư ng l t qua sàng, % Matít CP Gián ño n CP Liên t c ðá dăm ñen Kích thư c m t sàng, mm Hình 4.1. Các d ng c p ph i v t li u khoáng D i các h t ñư c ch n theo yêu c u v ñ ñ c c a h n h p v t li u khoáng. Ví d : D i h t là ñá có c h t 15–5mm và cát nh hơn 5mm có th có ñ r ng ñ n 17% n u t l ph i h p c a chúng là 64/36. H n h p cát/b t ñá là 70/30 có th có ñ
r ng ñn §é rçng, % Tû lÖ C/§ 20%. Hình 4.2. Quan h gi a ñ r ng c a h n h p v t li u khoáng và t l c a chúng 4.4. CƠ S LÝ THUY T C A CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THÀNH PH N H T C A H N H P V T LI U KHOÁNG Các phương pháp tính toán thành ph n h t c a h n h p v t li u khoáng cho bê tông asphalt có th ñư c d a trên cơ s c a các tác gi sau: Phương pháp Fuller: Thành ph n h t (lư ng l t sàng, %) có ñ ñ c t t nh t c a h n h p ñá dăm (s i), cát và b t khoáng ñư c Fuller ñ ngh m t ñư ng cong theo phương trình: n d y=  (4.3) D trong ñó: y – lư ng l t sàng t i c sàng kh o sát, % D – ñư ng kính h t l n nh t c a h n h p v t li u khoáng d – ñư ng kính h t c n tính lư ng h t n – thông s ñ ñi u ch nh ñư ng cong c p ph i h t, n=0.5. Khi n = 0.45; 0.5; 0.65 có th có m t h các ñư ng cong c p ph i h t v i ñ ñ c khác nhau. Công th c Fuller ñư c dùng Pháp, Anh trong các tiêu chu n thi t k thành ph n bê tông asphalt. Phương pháp Bôlômây: Thành ph n h t c a h n h p v t li u khoáng dùng cho bê tông asphalt có th ñư c xác ñ nh theo phương trình sau: 0.5 d y = A + (100 − A )  (4.4) D
trong ñó:A– h s thí nghi m, A=10 h n h p h t m n; A=12 h n h p dùng c t li u l n là s i; A=14 h n h p dùng c t li u l n là ñá dăm. Phương pháp c a Phòng thí nghi m Thu Sĩ: ð ngh ñư ng cong h n h p ñ c theo phương trình:  d  d  0.5  y = 0.5 +    (4.5) D  D     Thi t k ñư ng ôtô t i M thư ng dùng phương trình c a Telbot–Risard ñ tính toán thành ph n h n h p v t li u khoáng cho bê tông asphalt: m d y = 100  (4.6) D trong ñó: m = 0.46–0.52 Căn c vào các phương trình trên k t h p v i kinh nghi m xây d ng và khai thác ñư ng ôtô các nư c Châu Âu, M thành l p các thành ph n h n h p v t li u khoáng cho các lo i bê tông asphalt. Anh s d ng tiêu chu n BS 594 v i cát có c h t n m trong kho ng 3.71– 0.074 mm, b t khoáng có c h t nh hơn 0.074 mm, ñá dăm l n hơn 3.71 mm. M bê tông asphalt thư ng ñư c thi t k theo phương pháp Marshall có gi i h n c sàng gi a cát và ñá là 2.36 mm. Theo tiêu chu n Nga 9128–84: Phương trình cơ b n c a Ivan p thành l p năm 1932 là cơ s ñ l a ch n h n h p v t li u khoáng cho bê tông asphalt c a Nga như sau: 1− k y1 = × 100 , (%) (4.7) 1− km ðây là lư ng l t sàng th nh t c a h n h p. Các c sàng ti p theo lư ng l t sàng ñư c xác ñ nh theo công th c: y x = y1 × k (x −1) (4.8) trong ñó: k– h s ñ ñ c c a h n h p v t li u khoáng. V i ñ ñ c b t kỳ thì k thư ng ñư c l y t 0.1 ñ n 0.9. ð ñ c l n nh t ñ t ñư c khi k = 0.81. ð i v i D = 40–20mm, thành ph n ñư c tính toán v i h s k = 0.75–0.9 như sau: B ng 4.1. Thành ph n h t theo tiêu chu n Nga 9128–84 40 20 10 5 2.5 1.25 0.63 0.31 0.14 0.071 95–100 75–87 57–75 41–65 33–57 22–44 16–36 11–28 8–22 5–18
T năm 1967 tiêu chu n Nga s d ng phương trình thành ph n h t như sau: y = a1x + a 2 x 2 + a 3 x 3 (4.9) trong ñó: y– lư ng l t sàng, % x– ñ l n h t, mm a– h s c a phương trình quy ho ch th c nghi m v i 4 c h t: 20, 5, 1.25, 0.071 mm. Thành ph n h t ñư c ghi b ng 4.2; 4.3. và 4.4. B ng 4.2. Thành ph n c a h n h p bê tông nh a r i nóng và r i m ñ làm l p trên c a m t ñư ng D ng và Lư ng l t sàng, % c h t, mm lo i h n 20 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071 hp (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 95– 60– 35– 12– A 24–38 17–28 9–15 6–11 4–10 100 100 50 20 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) B 95– 70– 50– 38–52 28–39 20– 14–22 9–16 6–12 100 100 65 29 C 95– 80– 65– 52–66 39–53 29– 20–28 12–20 8–14 100 100 80 40 BT cát – – 95– 68–83 45–67 28– 18–35 11–24 8–16 lo i D 100 50 BT cát – – 95– 74–93 53–86 37– 27–55 17–33 10–16 lo i E 100 75 B ng 4.3. Thành ph n c a h n h p bê tông nh a r i nóng và r i m ñ c ho c r ng ñ làm l p dư i c a m t ñư ng D ng và Lư ng l t sàng, % c h t, mm lo i h n 40 20 10 5 2.5 1.25 0.63 0.31 0.14 0.07 hp 5 1 A 95– 65–80 47–62 35– 24– 17– 12– 9– 6– 4– 100 50 38 28 20 15 11 10 B 95– 80–89 62–77 50– 38– 28– 20– 14– 9– 6– 100 65 52 39 29 22 16 12
BT cát 95– 70– 45–82 27– 18– 10– 7– 4– 3– 2–8 lo i D 100 100 65 48 38 28 20 12 BT cát – – 95– 68– 45– 28– 18– 10– 4– lo i E 100 100 100 98 73 45 10 B ng 4.4. Thành ph n c a h n h p bê tông nh a r i ngu i ñ làm l p trên c a m t ñư ng Lư ng l t sàng (%) D ng Lư ng l t sàng, % c h t, mm và lo i hn 20 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071 hp 95 – 60 – 50 – 33 – 21 – 14 – 10 – 9– 8– A 100 100 65 50 39 29 22 16 12 95 – 70 – 65 – 50 – 39 – 29 – 22 – 16 – 12 – B 100 100 80 68 40 45 32 22 17 95 – 66 – 46 – 26 – 18 – 14 – 12 – C – – 100 82 68 54 43 30 20 Bi u ñ c p ph i h t c a các lo i h n h p trên ñư c th hi n trong các hình t 4.3 ñ n 4.7.
HÌNH 4.3. C P PH I H T BÊ TÔNG ASPHALT LO I A R I NÓNG HO C M ð LÀM L P TRÊN Hình 4.4. C p ph i h t bê tông asphalt lo i B r i nóng ho c m ñ làm l p trên
Hình 4.5. C p ph i h t bê tông asphalt lo i C r i nóng ho c m ñ làm l p trên Hình 4.6. C p ph i h t bê tông asphalt cát lo i D r i nóng ho c m ñ làm l p trên Hình 4.7. C p ph i h t bê tông asphalt cát lo i E r i nóng ho c m ñ làm l p trên Tiêu chu n Nga 9128–84 xây d ng v i thành ph n ñá dăm có th ñ n 65%. B t khoáng t 4–14% và cát t 8–24%. ði u ñó làm tăng kh năng n ñ nh c t c a bê tông
asphalt. Thành ph n h n h p v t li u khoáng cho bê tông asphalt theo tiêu chu n 9128– 84 c a Nga hi n nay v n ñư c dùng ñ thi t k thành ph n bê tông asphalt theo tiêu chu n Vi t Nam. V i các d án xây d ng ñư ng ôtô và sân bay Vi t nam b ng các ngu n v n nư c ngoài thì thành ph n h n h p v t li u khoáng cho bê tông asphalt thư ng ñư c thi t k theo tiêu chu n AASHTO. C n lưu ý r ng khi s d ng ñá có D l n thì lư ng ñá dăm trong h n h p v t li u khoáng tăng lên. Khi D t i 40mm thì lư ng ñá ð t 35–60%; còn D b ng 20mm thì ð là 26–45%. Khi lư ng ñá dăm s d ng tăng thì lư ng cát gi m xu ng và lư ng b t khoáng cũng gi m. Khi ð=35% thì lư ng b t khoáng kho ng 20%. Khi ð=65% thì b t khoáng ch c n 5–6%. 4.5. THÀNH PH N H N H P C T LI U THEO TIÊU CHU N AASHTO Tiêu chu n AASHTO ñư c xây d ng trên cơ s c a Vi n bê tông Hoa Kỳ s d ng phương trình Fuller v i h s n t 0.45 ñ n 0.52. Thành ph n h n h p v t li u khoáng ñư c chia làm 21 lo i bao g m c p ph i liên t c và gián ño n v i D l n nh t t i 21/2 in (75 mm) ñ n nh nh t là No200 (0.075mm). ðư ng kính l n nh t hay s d ng là t 1 in ñ n 3/4in (25–19mm). Các h n h p v t li u khoáng c a bê tông asphalt theo tiêu chu n AASHTO, ASTM ñư c ghi b ng 4.5. H n h p c a bê tông asphalt thư ng là c p ph i liên t c. Riêng h n h p v t li u khoáng cho bê tông asphalt lo i l n (macadam) là c p ph i gián ño n. Căn c vào thành ph n c p ph i theo các tiêu chu n có th tính toán c p ph i c t li u s d ng b ng phương pháp lý thuy t và th c nghi m ñ ch n ra c p ph i c t li u tho mãn các yêu c u k thu t c a t ng d án. H n h p v t li u khoáng có th bao g m 2, 3 ho c nhi u lo i c t li u. Khi ñư c ph i h p v i nh ng t l h p lý s t o ra h n h p c t li u h p chu n. B ng 4.5. Các h n h p bê tông asphalt c a M Lo i Lư ng l t qua sàng, %, mm C sàng IA IIA IIB IIC IID IIE IIIA IIIB 2.5 in 100 100 1.5 in 35–70 100 75–100 1 in 100 70–100 50–80 100 3/4 in 0–15 100 70–100 100 75–100 1/2 in 70 – 100 45–75 35–60 25–60 75–100 60–85 100 3/8 in 45–50 20–40 20–40 15–35 10–30 35–55 35–55 No4 0–5 5–20 5–20 5–20 5–20 5–20 20–35 20–35 No8 No16 10–22 10–22
No30 6–16 6–16 No50 6–16 6–16 No100 4–12 4–12 No200 0–3 0–4 0–4 0–4 0–4 0–4 2–8 2–8 B% 3–4.5 4–5 4.5–5 3–6 3–6 3–6 3–6 3–6 B ng 4.5. (ti p) Lo i Lư ng l t qua sàng, %, mm C sàng IVA IVC IVD VA VIA VIB VIIA VIIB 2.5 in 100 1.5 in 100 80–100 1 in 80–100 70–90 100 3/4 in 100 100 85–100 1/2 in 85– 80–100 60–80 55–75 85–100 100 100 100 3/8 in 55–75 48–65 45–62 65–80 100 85–100 100 No4 35–50 35–50 35–50 50–60 65–78 65–80 80–95 95–100 No8 37–52 50–70 47–68 70–89 85–98 No16 18–29 19–30 19–30 25–40 35–60 30–50 55–80 70–95 No30 13–23 13–23 19–30 18–30 25–48 20–40 30–60 40–75 No50 13–23 13–23 19–30 18–30 25–48 20–40 30–60 40–75 No100 8–16 7–15 19–30 10–20 15–30 10–25 10–35 20–40 No200 4–10 0–8 19–30 3–10 6–12 3–8 4–14 8–16 B% 4.5– 3.5–7 3.5–7 3.5–7 4.5–8.5 4.5–8.5 7–11 7.5–12 7.5 Bi u ñ thành ph n h t c a m t s h n h p c t li u cho bê tông asphalt c a M ñư c trình bày trong các hình t 4.8 ñ n 4.10.
Hình 4.8. C p ph i h t bê tông asphalt lo i IIIB Hình 4.9. C p ph i h t bê tông asphalt lo i VA
Hình 4.10. C p ph i h t gián ño n (Macadam) 4.6. THI T K H N H P CÁC C T LI U ð CH T O BÊ TÔNG ASPHALT THEO PHƯƠNG PHÁP MARSHALL Thi t k h n h p các c t li u ñ ch t o bê tông asphalt nh m xác ñ nh t l ph i h p c a 2 hay nhi u c t li u ñ t o ra m t h n h p có thành ph n c p ph i ñ m b o n m trong gi i h n cho phép (ñư c quy ñ nh trong các tiêu chu n k thu t c a d án). Có hai phương pháp thư ng ñư c s d ng là phương pháp gi i tích và phương pháp ñ th . 4.6.1. PHƯƠNG PHÁP GI I TÍCH Gi thi t có 3 c t li u có lư ng l t sàng t i m t sàng b t kỳ là A, B, C. Chúng có t l ph i h p tương ng là a, b, c (%). Khi ñó, công th c ñ m b o h n h p là h p lý như sau: P = A.a + B.b + C.c (4.10) trong ñó: P – t l ph n trăm c a lư ng l t sàng c a h n h p. Yêu c u P ph i n m trong ph m vi gi i h n c a tiêu chu n k thu t: Pmin ≤ P ≤ Pmax (4.11) trong ñó: Pmin và Pmax là các tr s t i thi u và t i ña c a tiêu chu n. Khi tính P + Pmin toán ñ xác ñ nh a, b, c có th thay P = max 2 Phương pháp gi i tích ñã ñư c phát tri n v i s tr giúp c a máy tính. Nó có th xác ñ nh tr c ti p ñư c phương án ph i h p t i ưu. Có nhi u phương án t i ưu ñã ñư c dùng, ví d như phương án ti p c n v i giá tr trung bình c a d i yêu c u k thu t. M c ñ nhanh hay ch m c a các phương pháp này tuỳ thu c vào s lư ng các c t li u ñư c
ph i h p. Nhi u nhà thi t k ñã s d ng phương pháp phân tích h n h p bê tông asphalt nh s tr giúp c a máy tính (Computer–Assisted Asphalt Mix Analysis (CAMA)) trên cơ s tính toán c a Vi n Asphalt M ñ ñánh giá ñư ng cong c p ph i c a h n h p m t cách nhanh chóng. 4.6.2. PHƯƠNG PHÁP ð TH Phương pháp ñ th ñư c s d ng ñ xác ñ nh thành ph n c t li u c n ph i h p ñ t o ra h n h p có c p ph i tho mãn yêu c u. Nguyên t c gi ng như phương pháp gi i tích. Phương pháp ñ th cũng có th ñư c dùng trong phương pháp th d n trong trư ng h p h n h p 2 ho c 3 lo i c t li u. 4.6.3. XÁC ð NH T L H N H P 4.6.3.1. H n h p 2 c t li u: Phương pháp gi i tích: Phương trình cơ b n dùng ñ ph i h p 2 c t li u ñư c rút ra t công th c 4.10 như sau: P = A.a+B.b (4.12) T a+b=1 ––> a=b–1, thay vào phương trình 4.12 ta ñư c: P−A b= (4.13) B−A t ñó ta tính ñư c a theo công th c: P−B a= (4.14) A−B Ví d : Gi s c n ph i h p m t lo i c t li u l n v i cát ñ t o thành m t h n h p có c p ph i tho mãn yêu c u k thu t dùng cho bê tông asphalt (b ng 4.6). B ng 4.6. Ví d tính toán ph i h p h n h p 2 c t li u 19 12.5 9.5 4.75 2.36 0.6 0.35 0.15 0.075 C sàng 3/4" 1/2" 3/8" No.4 No.8 30 50 100 200 L t sàng yêu 80 – 70 – 50 – 35 – 18 – 13 – 8– 4– 100 cu 100 90 70 50 29 23 16 10 L t sàng A 100 90 59 16 3.2 1.1 0 0 0 L t sàng B 100 100 100 96 82 51 36 21 9.2 0.5A 50 45 29.5 8.0 1.6 0.6 0 0 0 0.5B 50 50 50 48 41 25 18 10.5 4.6 T ng 100 95 79.5 56 42.6 25.6 18 10.5 4.6
ðánh giá ñt ñt ñt ñt ñt ñt ñt ñt ñt Vi c tính toán ti n hành theo các bư c sau: Ki m tra xem c t li u nào chi m t l l n trong các c sàng. ðá (A) trong trư ng h p này h u h t ph n c t li u nh hơn 2.36mm (No8) thu c v B (cát). S d ng tr s ph n trăm c a c sàng 2.36mm (No8) và thay vào phương trình 4.13, các t l ñư c xác ñ nh n m trong kho ng gi a c a yêu c u k thu t b ng 4.6. P − A 42.5 − 3.2 b= = = 0.5 B−A 82 − 3.2 T ñó ta tính ñư c a = 1– 0.5 = 0.5 Ki m tra c p ph i c a l n th ñ u tiên th y r ng ph n trăm l t qua sàng 0.075mm (No200) g n c n dư i c a yêu c u k thu t hơn. Tăng t l c a c t li u B lên (trong trư ng h p này tăng lên b ng 0.55) và tính toán l i l n th 2. Ki m tra l n này cho th y c p ph i có v n ñ v i c sàng 0.6mm (No30). Gi m t l c a c t li u B xu ng còn 0.52 và tính l i l n th 3. K t qu này cho th y ph n trăm l t qua sàng cõ 0.6mm và 0.075mm là phù h p nh t. Phương pháp ñ th : Trong trư ng h p ph i h p 2 c t li u cũng có th s d ng phương pháp to ñ hình ch nh t trình bày trên hình 4.11. T l % l t qua sàng c a c t li u A ñư c th hi n trên c t t l ñ ng bên ph i. T l % l t qua sàng c a c t li u B ñư c th hi n trên c t t l ñ ng bên trái N i các ñi m th hi n % l t qua c a cùng m t c sàng c a hai c t li u A và B b ng m t ñư ng th ng và “gán mác” cho nó. Lư ng c t li u B, % 1 Ghi chú: Lư ng l t qua sàng c a c t li u B, % 1– D=9.5mm; 2 Lư ng l t qua sàng c a c t li u A, % 2– D=4.75; 3 3– D=2.36; 4– D=0.6; 5– D=0.3; 4 6– D=0.15; 7– D=0.075 5 6 7 Lư ng c t li u A, %